Para a mistura de solventes abaixo indique quais são empregados para uma reação via um mecanismo SN1 e SN2? Justifique sua resposta.
Passo 1
O que o enunciado pede: indicar, para cada uma das misturas dadas, qual delas é empregada para uma reação via mecanismo SN1 e qual é empregada para uma reação via mecanismo SN2, e justificar.
Informações fornecidas (do enunciado / da imagem):
- Mistura A:
(metóxido de sódio em metanol). - Mistura B:
(piridina misturada com etanol).
Nenhuma outra informação sobre o substrato foi dada no enunciado.
Passo 2
O que são SN1 e SN2 — definição e diferença prática (aula rápida e simples).
- SN1: reação de substituição nucleofílica monomolecular. A etapa lenta (determinante da velocidade) é a formação do carbocátion pela saída do grupo saindo (LG). A equação de velocidade típica é
onde
é o substrato (o haleto, por exemplo). Características: favorecida por solventes que estabilizam íons (carbocátion e o ânion LG) e por nucleófilos fracos (porque o nucleófilo não participa na etapa lenta). Substratos terciários favorecem SN1 (carbocátion mais estável).
- SN2: reação de substituição nucleofílica bimolecular concertada. O nucleófilo ataca ao mesmo tempo em que o LG sai; a equação de velocidade é
Características: favorecida por nucleófilos fortes e por solventes que não “desarmem” o nucleófilo (ou seja, solventes que não o solvatar fortemente). Substratos primários e secundários (dependendo do nucleófilo) favorecem SN2.
Passo 3
Efeito do solvente — proticidade e capacidade de solvatação (o conceito importante).
- Solventes próticos (ex.:
, , água) têm hidrogênios que podem formar ligações de hidrogênio com ânions. Isso solvata (envolve) o nucleófilo (especialmente ânions), diminuindo sua “força” efetiva como nucleófilo. Por outro lado, esses solventes estabilizam íons (carbocátions e ânions) e, portanto, favorecem reações que passam por intermediários iônicos — ou seja, SN1. - Solventes apróticos polares (ex.: DMSO, DMF, acetona) não solvatam ânions por ligações de hidrogênio; mantêm os nucleófilos “desnudos” e muito reativos, favorecendo SN2.
Resumo prático: proticos → favorecem SN1 (por estabilizar íons); apróticos polares → favorecem SN2 (por manter nucleófilos fortes).
Passo 4
Análise da mistura
.
- O cátion e ânion:
é um nucleófilo/ base forte; é contra‑íon. - O solvente
é protico (tem O–H e faz ligação de hidrogênio). - Efeito conjunto: embora
seja intrinsecamente um nucleófilo forte (propenso a atacar centros eletrofílicos), em ele é bastante solvata do por ligações de hidrogênio com as moléculas de metanol. Isso reduz um pouco sua “força” relativa comparado ao que seria num solvente aprótico. Porém, mesmo solvata, continua sendo um nucleófilo forte e, especialmente, uma base forte. - Consequência prática: misturas contendo um ânion alcóxido forte (
) tendem a promover substituição bimolecular (SN2) quando o substrato for primário ou secundário não muito impedido, porque o nucleófilo é intrinsecamente reativo e atacará diretamente. Além disso, com substratos secundários/terciários esse meio favorece também reações de eliminação ( ), por ser base forte. - Conclusão para esta mistura: favorece SN2 (quando o substrato permite), não SN1. Justificativa curta: presença de um nucleófilo forte (
) que pode atacar diretamente; embora o solvente seja prótico, a força do nucleófilo domina e promove mecanismo bimolecular.
Passo 5
Análise da mistura
.
-
(etanol) é um solvente prótico — capaz de estabilizar íons por solvatação por ligações de hidrogênio. Isso favorece a formação e estabilização do carbocátion, passo chave na SN1. -
é uma base/solvente orgânica aromática nitrogenada relativamente pouco nucleofílica (não é um ânion forte). Como solvente pode atuar como base fraca ou simplesmente como meio orgânico polar; mas não fornece um nucleófilo forte que “force” um ataque concertado (SN2). - Efeito conjunto: mistura contendo um solvente prótico (
) e um componente pouco nucleofílico tende a permitir solvolise (o solvente atua como nucleófilo fraco) e a estabilizar intermediários iônicos — condições típicas de SN1. Por exemplo, etanol pode participar como nucleófilo no passo final formando éteres (solvolise). - Conclusão para esta mistura: favorece SN1 (solvolise) porque o meio estabiliza íons e não há nucleófilo forte presente que favoreça um ataque concertado.
Passo 6
Observações finais e cautelas práticas (coisas que o professor pode cobrar na prova).
- Dependência do substrato: se o substrato for terciário, SN1 é particularmente favorecido; se for primário, SN2 é mais provável (a menos que haja impedimento estérico). Aqui estamos classificando os meios pela tendência geral, mas o resultado real depende também do substrato e da temperatura.
- Competição E2: em
, por ser base forte, a eliminação ( ) pode competir fortemente com SN2, especialmente em substratos secundários e terciários. Então, em provas você deve comentar essa possibilidade. - Regra prática rápida para lembrar: nucleófilo forte → SN2; solvente prótico + nucleófilo fraco → SN1. Use isso como primeiro filtro ao analisar questões.